CH193130A - Verfahren zur Herstellung von Magnesium. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Magnesium.    Magnesium wird heute hauptsächlich noch  durch     Elektrolyse    von     Mabo-nesiumchlorid          bezw.        Mabgnesiumchloiz.d    enthaltenden Dop  pelsalzen oder .Salzmischungen im Schmelz  fluss gewonnen. Die     Ausführung    der elek  trolytischen Verfahren zur Herstellung von  Magnesium bietet ziemlich grosse Schwierig  keiten, besonders in bezug auf das an der  Anode     entstehende    Chlor, welches in den  Kreislauf     zurückgeführt        werden    muss,. Es ist       ferner    nicht leicht, ,das     Magnesiumchlorid    zu  entwässern.

   Auch die Entfernung der letzten  Spuren von     Chloriden,    die im gewonnenen  Metall     zurückbleiben,    ist mit     Schwierigkeiten     verbunden. Die Folge ist, dass :die Herstel  lungskosten von Magnesium nach dem elek  trolytischen Verfahren verhältnismässig hoch  sind.  



  Seit einigen Jahren bemüht man sich  ernsthaft, Magnesium auf rein     thermischem     Wege zu gewinnen.  



  Nach dem einen     thermischen    Verfahren    wird     Magnesiumogyd    mit     Kohlenstoff    auf  sehr hohe Temperatur erhitzt; das     Magne-          siumogyd        wird    zu Metall     reduziert,    und es       entstehen        Magnesiumdämpfe    und Kohlen  monoxyd nach folgender Gleichung:

           MolO+C=Mg+CO            Kühlt    man nun die     Magnesiumdämpfe     ab, um das Metall in flüssiger     bezw.        fester     Form zu erhalten, so ist eine ziemlich weit  gehende     Rückumsetzung    nach der Gleichung         M,g        -I-    CO -     Mg0        -f-    C    unvermeidlich,     selbst        wenn    die Dämpfe in so  kurzer Zeit wie möglich abgeschreckt werden.  



  Um     Magnesiumdämpfe    ohne Beimengung  von     störenden    Gasen zu erhalten, hat man  vorgeschlagen, das     Magnesiumogyd    mit     Kal-          ziumkarbid,    Aluminium,     Silizium    oder     Fer-          rosilizium    zu reduzieren.

   Die     Reduktion    mit       Kalziumkarbid,    .die nach der     Gleichung            Mg0        -I-        CaC,    = Mg     -E-        Ca0        +    2 C      vor sich geht, verläuft ausserordentlich träge  und nur bei sehr hohen Temperaturen. Die  Verwendung von Aluminium scheitert schon  am zu hohen Preis dieses     Reduktionsmittels.     Auch :die Verwendung von Silizium     bezw.          Ferrosilizium    als     Reduktionsmittel    hat sich  bisher im grossen Massstab nicht einführen  lassen.  



  Vorliegende     Erfindung    bezieht sich nun  auf     ein        thermisches    Verfahren zur Herstel  lung von Magnesium,     welches    erlaubt, einen  grossen Teil der bei :den     andern    Verfahren  auftretenden     Schwierigkeiten    zu umgehen.

    Nach :dem     neuen    Verfahren wird eine     Sch\ve-          fel        enthaltende        Magnesiumverbindung,    in  welcher der     ,Schwefel    direkt an das Magne  sium gebunden ist,     insbesondere    Magnesium  sulfid, durch das Karbid eines     ErdalkaIi-          metalles,    vorzugsweise durch     Kalziumkarbid.     am besten in     einer    .den     Magnesiumdämpfen          gegenüber    neutralen Atmosphäre (Wasser  stoff, Argon     und,dergl.),    zu Metall reduziert.

    Hierbei kann die     Entstehung    gasförmiger       Nebenprodukte,    welche     eine        Zurückzerset-          zung        des    Magnesiums     hervorrufen,    vermieden  werden.     Ausserdem    handelt es sich bei Ver  wendung von     Magnesiumsulfid    um eine ziem  lich stark     egothermische        Reaktion,    wie aus  folgender Gleichung hervorgeht:

           MgS        -I-        CaC!!    - Mg     -I-        CaS        -I-    2 C     -I-17,7    kcal.

      Durch diesen Umstand     ist        :die        Reaktion          gegenüber        den        bekannten    wesentlich     erleich-          tert    und kann bei     niedrigeren    Temperaturen       ausgeführt        werden.    Sie     kann    bei verminder  tem,     wie    auch bei Atmosphärendruck durch  geführt werden.

   Man     sorgt    :dafür,     dass    :der       Reaktionsraum,        sowie        die    Ableitungen und       Auffangvorrichtungen    für :das Metall von  Feuchtigkeit, Stickstoff, Stickstoffverbin  dungen, Sauerstoff und Sauerstoff enthalten  den Gasen so frei als möglich sind.

   Geringe       Mengen    dieser Gase können in Kauf genom  men werden, sie     vermindern    jedoch     :die    Aus  beute an     Magnesium    durch Bildung von       Magnesiumnitrid    oder     Magnesiumogyd.    Be  nützt man als neutrale     Atmosphäre    Wasser  stoff, so     ist    zu beachten, dass der elektro-         lytisch    gewonnene Wasserstoff im allge  meinen geringe Mengen     Wasserdampf    und  Sauerstoff enthält.  



  Zwecks Erzielung einer guten Ausbeute  an     Magnesium        ist    es zweckmässig, :die Schwe  fel enthaltende     Hagnesiumverbindung    und  :das Karbid in feiner     Verteilung    zu     verwen-          den.    Diese Rohstoffe müssen selbstverständ  lich so trocken als möglich verwendet wer  den.  



  Die Reaktion wird     beschleunigt    und die  Ausbeute an Magnesium verbessert, wenn  man der aus :einer Schwefel     enthaltenden          Magnesiumverbindung    und Karbid bestehen  den Reaktionsmasse ein     geeignetes        Flussmit-          tel    (z. B. ein     Chlorid    oder     Fluorid)        zusetzt,     dessen     .Siedepunkt    höher als :die     Destillations-          temperatur    des Magnesiums liegt.

   Als Fluss  mittel eignet sich besonders     wasserfreies          Kalziumchlorid    oder :eine Mischung von was  serfreiem     Kalziumchlorid    mit     Aluminium-          fluorid        bezw.        Kalziumfluorld.     



  Die Mischung von     beispielsweise        Magne-          siumsulfid    und Karbid, mit oder ohne Fluss  mittel, kann in einen erhitzten     Reaktions-          raum        eingeführt    werden, in welchem das       Magnesiumsulfid    nach der oben     angegebenen     Gleichung zersetzt wird.

   Es     bleibt,dahinge-          stellt,    ob in     Gegenwart    eines.     Flussmittels     eine     Zwischenreaktion        stattfindet,    indem sich  zum     Beispiel        :das        Magnesiumsulfid    mit dem       Flussmittel        teilweise    zu     Magnesiumchlorid     umsetzt, welches     :

  dann    vom     Kalziumkarbid          reduziert        wird.    Die Temperatur des Reak  tionsraumes     wird        vorzugsweise    so gewählt,       dass:        :das        entstehende        metallische        Magnesium     aus :der     Reaktionsmischung    durch Destilla  tion leicht     entfernt    werden     kann.    Da :

  das  Magnesium bei     Atmosphärendruck    bei unge  fähr 1120' C     -destilliert,    ist es zweckmässig,  eine etwas höhere Temperatur, z. B. 1200  oder<B>1250'</B> C, zu wählen. Es ist natürlich  möglich,     wenn        gewünscht,    eine höhere     Tem-          peratur    anzuwenden.

   Arbeitet man unter  vermindertem Druck, so kann die     Temperatur     niedriger sein.     Wird    die Reduktion ohne       Flussmitteldurchgeführt,    so ist es     :empfeh-          lenswert,    die     Temperatur    weit über     13,00'    C      zu steigern.     Gute    Ergebnisse erzielt man  ohne     Flussmittel        beispielsweise    bei einer Tem  peratur von ungefähr<B>1,600'</B> C. Es ist aller  dings vorteilhafter,     bei    1250' unter Verwen  dung eines     Flussmittels    zu arbeiten.

   Die aus  dem Reaktionsraum entweichenden     Mag-ne-          siumdämpfe    werden aufgefangen und im ge  schmolzenen oder festen Zustand gewonnen.  



  Das so erhaltene Magnesium kann nach  der     Kondensierung    mit andern Metallen le  giert werden, z. B. mit     Aluminium.        oder          Beryllium.     



  Das. Verfahren kann als ein     ununterbro-          chenes    gestaltet werden.  



  Bei der Durchführung des neuen Ver  fahrens     ist    es zweckmässig, dafür zu sorgen,       dass    der     Reaktionsrückstand    in     Form    einer  trockenen Masse erhalten wird, die aus dem  Ofen     uriunterbrochen,    zum Beispiel     mittelst     einer     Förderschraube,    entfernt werden     kann.          Schwieriger        ist    es, eine     teigige    Schlacke zu  entfernen.  



  Man kann ein     Filter    oder ein     Sieb    anord  nen, durch welches die entstehenden     Magne-          siumdämpfe    streichen; eine durchlochte     Gra-          phitplatte    kann als Sieb     verwendet    werden.  



  Die zur     Durchführung    des neuen Verfah  rene     benötigte        Magnesiumverbindung    kann       mann    erhalten durch Erhitzung einer     Magne-          siumverbindun.g,    z. B.     Magnesiumkarbonat,     oder besser noch     Magnesiumoxyd,    mit Schwe  feldämpfen in     Gegenwart    von Kohlenstoff.  Statt Schwefel können geeignete Schwefel  verbindungen verwendet werden, z. B.

         Schwefelwasserstoff.    Mit Schwefelkohlen  stoff und     Magnesiumoxyd    geht die Umset  zung verhältnismässig leicht vor sich, und  zwar nach folgender Gleichung:         Mg0        -I-        C,S-    =     MgS        -I-    CO     -I-    S.         Nimmt    man     Magnes.iumkarbonat    statt       Magnesiumoxyd,    so entsteht neben CO noch  CO; . Beim Arbeiten mit Schwefelkohlen  stoff ist die Gegenwart von Kohlenstoff  nicht erforderlich.  



  Die     Bildung    des     Magnesiumsulfides    fin  det bei     Temperaturen    von zum Beispiel 700  bis<B>1000'</B> C statt.     Man        sorgt        dafür,        .dass       die Atmosphäre, in welcher die     Reaktion     stattfindet, von     Feuchtigkeit,    Sauerstoff oder  Luft möglichst frei ist.

   Bei     Verwendung     von     Schwefelkohlenstoff    findet die Bildung  von     Magnesiumsulfid    bei einer Temperatur  von ungefähr<B>800'</B> C     statt.        Verwendet    man       kaustisch    gebrannten     Magnesit        (Brenntem-          peratur    z. B. 600 bis<B>80,0'</B> C), Schwe  fel     und    Holzkohle (oder Torf. Braunkohle  und     dergl.),    so wählt man zweckmässig     eine          Temperatur    von     etwa   <B>950'</B> C.

   Wird     ass     kohlenstoffhaltiges Material gewöhnlicher       Kolis        verwendet,    so kann es     notwendig    sein,       -die        Temperatur    bis auf etwa 12,00,' C zu stei  gern.  



  Das     Magnesiumsulfid    zersetzt sich leicht  an der Luft     und    noch mehr     in        Gegenwart    von  Feuchtigkeit. Falls es also nicht sofort nach  der Herstellung verwendet wird,     muss    es in  gut     verschlossenen    Behältern vor Feuchtig  keit geschützt werden.  



  Als Ausgangsstoffe können sowohl     Ma-          gnesiumsulfid    und     Mischungen:        von.        Magne-          siumsulfid    mit andern Stoffen,     als.    auch dem       Magn.esiumsulfid        verwandte        Verbindungen,     z.

   B.     Magnesiumoxysulfid    oder     M.agnesium-          chlorosulfid,    in welchen der Schwefel wie im       Ma,gnesiumsulfid    direkt an das,     Magnesium     gebunden ist     und    daher in ähnlicher     Weise          reagiert,

          verwendet        werden..        Selbstverständ-          lich    können die     genannten        Magnesiumver-          bindungen    auch     miteinander        vermischt    Ver  wendung finden.  



  Aus den     Reaktionsrückständen    kann man  den     ,Schwefel    nach bekannten     Verfahren    zu  rückgewinnen.  



  <I>Beispiel:</I>  26 Teile     .gepulvertes        Kalziumkarbid    wer  den mit 16,7 Teilen     Magnesiumsulfid    und       8,'3    Teilen wasserfreiem     Kalziumchl.orid    auf  ungefähr     12;50      C bei     Atmosphärendruck    in  einer Wasserstoff- oder     Argonatmosphäre    er  hitzt. Es entstehen     Magnesium-dämpfe,    die  in einer Vorlage verdichtet     werden..  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren. zur Herstellung von Magne sium, dadurch gekennzeichnet, da3 man eine Schwefel enrthaltend@e Magnesiumverbindung, in welcher der Schwefel direkt an das Ma gnesium gebunden ist, mit dem Karbid eines Erdalkalimetalles unter Erhitzen reduziert. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion in Ge genwart eines Flussmitte1s durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teranspruch <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass als Fluss:mittel Kalziumchlorid ver wendet wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion in einer den Magnesiumdämpfen gegenüber neutralen Atmosphäre durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass :die Reduktion in Wasserstoff durch- geführt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

   dass die Reduktion in einer den. Magne- siumdämpfen gegenüber neutralen Atmo sphäre durchgeführt wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un- teransprüchen 1 und 2, .dadurch gekenn zeichnet, dass die Reduktion in erzner den Magnesiumdämpfen gegenüber neutralen Atmosphäre durchgeführt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion unter vermindertem Druck durchgeführt wird.